引用本文： 王小平, 韋展圖, 黃儉, 陳路遙, 胡世鏘, 吳瑋偉, 屠玉民, 郭勝, 許國泰, 鄧志成. 虛擬三維重建術前規劃技術在Pilon骨折的應用研究. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(1): 44-49. doi: 10.7507/1002-1892.20160010 復制
Pilon骨折復雜多變，多伴有關節面及干骺端粉碎和壓縮，骨折周圍軟組織少且損傷嚴重；骨折治療對復位和固定要求較高，既要求對位對線良好，又要求關節面平整，同時還要維持穩定以利于早期功能鍛煉，對創傷骨科醫師是極大挑戰，尤其是高能量Pilon骨折 [1-3]。術前認真規劃是Pilon骨折手術治療成功的關鍵，包括手術指征的正確掌握、骨折分型的正確判定、選擇合適的手術入路、內固定方法及內固定物等[1-2, 4-9]。隨著計算機輔助手術在骨科的應用越來越普遍，外科醫師逐漸認識到術前規劃的重要性，尤其是在處理嚴重關節內骨折時[7-10]。2010年7 月－2014年6月，我院對16例Pilon骨折患者應用Mimics軟件進行術前規劃，為患者制定個體化治療方案，獲較滿意臨床療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 均由外傷引起Pilon骨折；② 年齡18～60歲，骨骼發育成熟；③ 采用手術治療的患者。排除標準：① 結合外固定支架治療的患者；② 開放性骨折；③ 病理性骨折；④ 合并顱腦損傷；⑤ 合并糖尿病等基礎性疾病；⑥ 患者依從性差。本研究獲南方醫科大學附屬小欖醫院醫學倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意。
1.2 一般資料
本組男12例，女4例；年齡22～53歲，平均36.5歲。左側10例，右側6例。致傷原因：交通事故傷4例，高處墜落傷8例，重物砸傷2例，扭傷2例。骨折按國際內固定研究學會/美國矯形創傷學會（AO/OTA）分型：43.B2型2例，43.B3型3例，43.C1型（后Pilon骨折）3例，43.C2型2例，43.C3型6例。合并腓骨骨折9例。受傷至手術時間6～14 d，平均10.2 d。
1.3 設備、軟件及患者影像學數據采集
GE Medical System Light Speed16排螺旋CT機（GE公司，美國）； ASG-340醫學圖像工作站（深圳安科高技術有限公司）；計算機硬件：Windows XP系統，CPU為AMD AthlonⅡX4 630，四核處理器，2.81GHz，硬盤為500 Gb，內存為4 Gb；Mimics10.01三維醫學圖像重建軟件（Materialise公司，比利時）；實體三維建模軟件Solidworks 2007（Dassault System S.A.公司，法國）。
患者術前均攝踝關節正側位X線片和16排螺旋CT檢查。CT檢查根據定位像選定興趣區域進行薄層掃描，掃描基本參數：電壓120 kV，電流185.46 mAs，像素值大小0.375 mm，512×512矩陣，掃描層間距1.25 mm，所得圖像數據均上傳至PACS系統圖像工作站中存儲。螺釘、鋼板數字模型按骨科日常使用螺釘、鋼板實際尺寸，在Solidworks 2007軟件中設計，以*.stl格式保存備用。
1.4 術前處理、三維重建與虛擬手術復位規劃
患者入院后給予支具或跟骨牽引制動，抬高患肢，早期使用冰袋冷敷減少滲出，然后使用甘露醇脫水減輕肢體腫脹；出現張力性水皰者（本組4例）保持水皰完整，大水皰抽吸后用聚維酮碘紗布濕敷，待軟組織條件改善，出現皮膚皺褶后手術治療。
從PACS系統中將患者薄層CT掃描斷層圖像集以*.dicom格式導入Mimics10.01軟件進行圖像分割，三維重建踝關節骨折圖像，生成骨折實體數字模型；進一步對骨折塊進行細化分割，對每一骨折塊用指定顏色單獨顯示，建立骨折三維實體模型，去除距骨顯示踝關節面以觀察脛骨遠端關節面骨折、整體骨折線走向，結合X線片、薄層CT掃描、多平面重建（multi-planar reconstruction，MPR）及容積重建（volume reconstruction，VR）結果對患者Pilon骨折進行分型。利用Mimics10.01軟件的Simulation手術模塊，將健側脛骨遠端作為骨折復位參照模板，根據骨折移位、旋轉情況對骨折進行復位，根據主要骨折塊形態和移位情況，選擇合適種類、形態和長度的內固定物以及確定合適的手術入路。內固定物以*.stl格式導入后，通過調整鋼板位置與復位后骨折模型達到最佳匹配狀態以模擬手術過程。對比骨折復位后模型及健側參照模型了解骨缺損情況，對需要植骨的患者，使用Mimics10.01軟件設計植骨塊，并測量植骨塊體積作為術中取骨量參考。見圖 1。
圖1
基于Pilon骨折患者（AO/OTA分型43.B2 型）CT數據進行虛擬術前規劃工作流程 ? 導入CT薄層數據至Mimics10.01 軟件中 ? 骨折塊經圖像分割后用不同顏色顯示 ? 三維數字化重建骨折模型 ? CT 自帶VR 重建效果 ? 去除距骨觀察關節面骨折移位情況 ? 虛擬手術復位骨折塊 ? 骨折虛擬手術復位后整體顯示 ? 虛擬植入內固定物 ? ?圖 2 Mimics10.01 軟件重建的Pilon 骨折數字化模型與CT 自帶三維VR 重建效果比較（從左至右依次為VR 重建、數字重建、虛擬復位） ? 43.B2 型 ? 43.B3 型 ? 43.C1 型 ? 43.C2 型 ? 43. C3 型
Figure1.
Work flow of virtual preoperative planning based on the CT-scan data for a AO/OTA type 43.B2 Pilon fracture ? The thin slice CT
data were imported to Mimics10.01 software ? The fracture fragments were segmentated in a mask and displayed with different colors ? Threedimensional (3D) digital fracture model was established ? Compared with the volume renderings ? The displaced articular fracture was observed after removal of talus ? Virtual reduction of the fracture fragments was performed ? Overview of fracture after virtual reduction ? Virtual operation of implant in the digital fracture model ? ?Fig.2 Comparison of displaced segmented fragment geometries reconstructed by the Mimics10.01 software and the volume renderings (From left to right for volume readering reconstruction, digital reconstruction, and virtual reduction) ? Type 43.B2 ? Type 43.B3 ? Type 43.C1 ? Type 43.C2 ? Type 43.C3
通過術前虛擬三維重建規劃，術者對Pilon骨折情況進行了詳細了解，利用虛擬重建和規劃結果，與患者及家屬進行術前交流和溝通；與助手交流手術方法、手術入路和步驟、內固定物的選擇、骨折復位的難點和關鍵點及估算植骨量，以確定最終手術方案。
1.5 手術方法
所有手術均由同一組醫師完成。采用蛛網膜下腔阻滯麻醉及持續硬膜外聯合麻醉，止血帶下操作。手術入路和體位根據患者術前影像學檢查和模擬手術選擇。本組選擇標準的脛骨遠端前內側入路8例，前外側入路5例，術中行跟骨骨牽引輔助關節面暴露及骨折復位。暴露后，參照術前規劃設計，以距骨關節面為關節面復位參照面，直視下復位關節面骨折塊后小克氏針臨時固定，根據復位后骨缺損嚴重程度，取自體髂骨植骨填充，采用合適解剖鋼板固定脛骨內側；如脛骨外側柱不穩定，選用L型鎖定鋼板進行重建。后Pilon骨折3例，選擇脛骨后外側入路，骨折復位后采用克氏針臨時固定，選擇鎖定T型鋼板進行固定。若合并腓骨骨折的后Pilon骨折，通過腓骨外側縱形切口采用1/3管型接骨板或重建鋼板固定腓骨，從腓骨長肌與長屈肌間隙進入完成后Pilon骨折的固定；如同時進行脛骨遠端內、外側柱和腓骨骨折固定，前內側入路與腓骨外側入路兩切口距離至少7 cm以上，以保護軟組織血運。本組患者11例（43.B3型3例，43.C2型2例，43.C3型6例）給予植骨，均取自體髂骨移植，其中10例采用松質骨填塞，1例為大塊髂骨移植+松質骨填塞，植骨量為3.5～8.0 mm3。
1.6 術后處理
引流根據術中具體情況而定，手術完成快、術中止血帶使用時間短、組織腫脹不嚴重者（本組14例）可不用引流；切口使用負壓引流管患者（本組2 例），術后切口引流量＜ 20 mL后拔除引流管。術后厚敷料加壓包扎或輔助小腿石膏托或踝托固定防止馬蹄足攣縮，抬高患肢，并脫水、消腫、預防感染治療；術后24 h開始足趾主動活動，48 h踝關節主動活動。抗生素使用24～48 h，術后腫脹明顯、出現張力性水皰、切口滲出較多、傷口愈合相對緩慢者，必要時適當延長抗生素使用；術后14～16 d傷口拆線。根據患者耐受情況、骨折嚴重程度及復查X線片情況決定術后部分負重行走時間，一般早期（術后2～5 d后）以主動屈伸踝關節和距下關節為主；術后8～12周開始逐步負重鍛煉。影像學檢查提示骨折骨性愈合后可完全負重行走。患者術后均行X線片、薄層CT掃描及MRP重建觀察關節面骨折塊復位情況和內固定螺釘的布局。
1.7 療效評價指標
術后1～3 d，1、3、6個月，1年及1年半隨訪攝踝關節正側位X線片。術后3 d在PACS影像工作站上，采用Burwell-Charnley影像學評價標準[11]判定骨折復位質量。末次隨訪時踝關節功能采用美國矯形足踝協會（AOFAS）踝與后足評分標準[12]進行評定。
2 結果
2.1 Pilon骨折數字化重建模型
對比CT自帶的VR重建效果，利用Mimics10.01軟件重建的Pilon骨折數字化解剖重建模型，各個骨折塊經分割后以不同顏色顯示，每個骨折塊都可單獨處理。術者可根據需要對骨折塊進行組合、立體顯示、多角度觀察，判斷骨折嚴重程度、骨折塊移位情況、明確骨折類型，并可精確測量骨折塊大小，以及對骨折塊進行移動翻轉虛擬復位。見圖 2。
2.2 術后隨訪及臨床療效
本組手術時間70～130 min，平均87.8 min；術中失血量30～150 mL，平均71.9 mL。術后切口均Ⅰ期愈合。16例均獲隨訪，隨訪時間8～18個月，平均11.6個月。術后3 d根據Burwell-Charnley影像學評價標準判定骨折復位質量，16例關節面均獲解剖復位，無內固定物進入關節腔內。X線片復查示骨折均于術后3～6個月愈合，平均3.7個月。隨訪期間無內固定物松動、斷裂等并發癥發生。末次隨訪時，踝關節功能按AOFAS踝與后足評分標準評定為71～100分，平均92.3分；獲優10例，良5例，可1例，優良率93.8%。末次隨訪時X線片示骨折復位無丟失。見圖 3。
圖3
患者，男，28 歲，高處墜落傷致右側Pilon 骨折（AO/OTA 分型43.C3 型）
? 術前正側位X 線片 ? 術前CT 及CT 三維重建示脛骨遠端、關節面嚴重粉碎 ? 術前Mimics10.01 軟件三維數字化重建虛擬手術復位后見關節面粉碎嚴重、關節面大塊骨缺損 ? 、? 根據骨缺損情況設計植骨塊，計算植骨量為7.38 mm3 ? 選擇右側脛骨遠端前外側鎖定鋼板固定，下方采用排釘技術植釘，內側塊使用小T 型鋼板固定 ? 術后3 d 正側位X 線片及CT 示骨折解剖復位，脛骨遠端關節穹窿缺損部位骨塊位置良好，關節面平整 ? 術后3 d 三維重建示關節穹窿與術前虛擬規劃重建情況高度吻合
Figure3. A 28-year-old male patient with right tibial Pilon fracture (AO/OTA type 43.C3) caused by falling from height? Preoperative anteroposterior and lateral radiographs ? Preoperative CT scan and CT 3D reconstruction, showing joint comminution, shortening, and displacement of the majority fragments ? Virtual reconstruction, showing a big defect at the joint surface ? , ? Virtual surgical reconstruction of bone grafting and the volume of grafted bone (7.38 mm3) ? A anterolateral distal tibial plate and T-shaped locking plate were used ? Anteroposterior and lateral radiographs and CT-scan at 3 days after operation, showing that an anatomic reduction was obtained, and big defect of the articular surface was reconstructed with autogenous iliac bone graft ? 3D volume renderings of the distal articular surface at 3 days after operation was highly comparable to the virtual reconstruction
3 討論
重建高度粉碎關節內骨折是骨科醫師的重大挑戰，類似于完成復雜的三維立體拼圖[4, 6]。骨折發生后，由于肢體肌肉的作用、骨折塊的移位和骨折塊間的相互嵌插、中間軟組織嵌頓等因素，術者難以在術中對這些骨折塊迅速重新定位和恢復相互解剖關系。因此，術前治療獲得手術部位詳細準確的信息是個性化、精確化、微創化治療的前提。X線片檢查是骨折診斷的重要組成部分，能為臨床醫師提供良好的二維成像，但由于脛骨遠端關節面大部分結構被骨質投影重疊，很難反映清晰的骨折移位細節和關節面狀況，臨床醫師難以準確判斷骨折分型和指導手術治療。CT三維重建技術目前已較普及，大大彌補了X線片的不足，對提高骨折復位和固定療效起到良好推動作用，但普通的三維CT圖像只能反映骨折表面情況，對于骨折內在細節則無法顯示或顯示不足 [4, 6, 13-15]。傳統修復術中，醫師是根據患者Pilon骨折的X線片和CT圖像進行術前模擬，但這種方案依賴于醫師臨床經驗和技能，而且這種虛擬手術無法被參與手術的每一位成員共享。
三維術前規劃的本質就是尋找最佳虛擬術式以引導臨床術式順利完成的過程。本研究應用Mimics軟件基于Pilon骨折患者的薄層CT重建圖像，可精確反映骨折內部結構變化，清楚顯示骨折塊之間的位置關系，通過健側脛骨遠端的三維模型鏡像，對各骨折塊模擬復位，復位后的三維模型與鋼板、螺釘三維實體模型擬合完成虛擬手術，為手術醫師提供術前反復演練的機會，這對手術醫師選擇合適的內固定材料、制定個性化手術方案、增強術中醫師的熟練程度具有積極意義，有利于提高手術質量和治療效果。
本研究初步探討了采用虛擬重建技術對Pilon骨折進行術前規劃的一般流程和關鍵問題，在優化手術方式、臨床手術教學等方面有較大應用價值。結果顯示，這種新的術前規劃方法與真實手術過程基本相符，提高了Pilon骨折的手術成功率及骨折愈合率，更能滿足Pilon骨折治療的精確化、個性化需求。虛擬重建技術可作為Pilon骨折術前規劃的常規項目。
注意事項：① 虛擬環境中對骨折塊的復位及固定均在骨表面操作而不受任何限制；但真實術中由于視野所限，以及骨折塊之間軟組織附著等因素而使復位、固定受限，術前模擬與術中實際情況的差異限制了虛擬手術在臨床中的進一步應用。當出現此情況時，我們建議術者術前需準備多套手術應急方案，對Pilon骨折進行個性化手術治療。② Pilon骨折重建固定方式一般按先腓骨后脛骨的原則[7-10, 15]，但重建順序并非固定，我們建議術者應先對較容易復位及固定的骨折給予固定，以獲得良好復位，再復位固定復雜骨折，以獲得最佳的固定效果和縮短手術時間，減少手術并發癥。③ 嚴重粉碎的干骺端骨折不需要完全解剖復位，只需維持干骺端、關節面的力線良好，骨折斷端采用橋接鋼板技術固定，最大限度保存骨折塊血運和軟組織瓣的活力。④ 術者應對Pilon骨折的手術干預掌握一定度，不能為了追求關節面的絕對平整及干骺端骨折的完全解剖復位，而毫無意義擴大對骨折塊間軟組織的剝離和顯露，增加對軟組織的損傷；也不能為了追求絕對牢固固定而過度增加內固定鋼板、螺釘的植入，增加止血帶的使用時間和次數以及延長手術時間，導致手術并發癥增高[4, 6, 13-14, 16-19]。
Pilon骨折復雜多變，多伴有關節面及干骺端粉碎和壓縮，骨折周圍軟組織少且損傷嚴重；骨折治療對復位和固定要求較高，既要求對位對線良好，又要求關節面平整，同時還要維持穩定以利于早期功能鍛煉，對創傷骨科醫師是極大挑戰，尤其是高能量Pilon骨折 [1-3]。術前認真規劃是Pilon骨折手術治療成功的關鍵，包括手術指征的正確掌握、骨折分型的正確判定、選擇合適的手術入路、內固定方法及內固定物等[1-2, 4-9]。隨著計算機輔助手術在骨科的應用越來越普遍，外科醫師逐漸認識到術前規劃的重要性，尤其是在處理嚴重關節內骨折時[7-10]。2010年7 月－2014年6月，我院對16例Pilon骨折患者應用Mimics軟件進行術前規劃，為患者制定個體化治療方案，獲較滿意臨床療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者選擇標準
納入標準：① 均由外傷引起Pilon骨折；② 年齡18～60歲，骨骼發育成熟；③ 采用手術治療的患者。排除標準：① 結合外固定支架治療的患者；② 開放性骨折；③ 病理性骨折；④ 合并顱腦損傷；⑤ 合并糖尿病等基礎性疾病；⑥ 患者依從性差。本研究獲南方醫科大學附屬小欖醫院醫學倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意。
1.2 一般資料
本組男12例，女4例；年齡22～53歲，平均36.5歲。左側10例，右側6例。致傷原因：交通事故傷4例，高處墜落傷8例，重物砸傷2例，扭傷2例。骨折按國際內固定研究學會/美國矯形創傷學會（AO/OTA）分型：43.B2型2例，43.B3型3例，43.C1型（后Pilon骨折）3例，43.C2型2例，43.C3型6例。合并腓骨骨折9例。受傷至手術時間6～14 d，平均10.2 d。
1.3 設備、軟件及患者影像學數據采集
GE Medical System Light Speed16排螺旋CT機（GE公司，美國）； ASG-340醫學圖像工作站（深圳安科高技術有限公司）；計算機硬件：Windows XP系統，CPU為AMD AthlonⅡX4 630，四核處理器，2.81GHz，硬盤為500 Gb，內存為4 Gb；Mimics10.01三維醫學圖像重建軟件（Materialise公司，比利時）；實體三維建模軟件Solidworks 2007（Dassault System S.A.公司，法國）。
患者術前均攝踝關節正側位X線片和16排螺旋CT檢查。CT檢查根據定位像選定興趣區域進行薄層掃描，掃描基本參數：電壓120 kV，電流185.46 mAs，像素值大小0.375 mm，512×512矩陣，掃描層間距1.25 mm，所得圖像數據均上傳至PACS系統圖像工作站中存儲。螺釘、鋼板數字模型按骨科日常使用螺釘、鋼板實際尺寸，在Solidworks 2007軟件中設計，以*.stl格式保存備用。
1.4 術前處理、三維重建與虛擬手術復位規劃
患者入院后給予支具或跟骨牽引制動，抬高患肢，早期使用冰袋冷敷減少滲出，然后使用甘露醇脫水減輕肢體腫脹；出現張力性水皰者（本組4例）保持水皰完整，大水皰抽吸后用聚維酮碘紗布濕敷，待軟組織條件改善，出現皮膚皺褶后手術治療。
從PACS系統中將患者薄層CT掃描斷層圖像集以*.dicom格式導入Mimics10.01軟件進行圖像分割，三維重建踝關節骨折圖像，生成骨折實體數字模型；進一步對骨折塊進行細化分割，對每一骨折塊用指定顏色單獨顯示，建立骨折三維實體模型，去除距骨顯示踝關節面以觀察脛骨遠端關節面骨折、整體骨折線走向，結合X線片、薄層CT掃描、多平面重建（multi-planar reconstruction，MPR）及容積重建（volume reconstruction，VR）結果對患者Pilon骨折進行分型。利用Mimics10.01軟件的Simulation手術模塊，將健側脛骨遠端作為骨折復位參照模板，根據骨折移位、旋轉情況對骨折進行復位，根據主要骨折塊形態和移位情況，選擇合適種類、形態和長度的內固定物以及確定合適的手術入路。內固定物以*.stl格式導入后，通過調整鋼板位置與復位后骨折模型達到最佳匹配狀態以模擬手術過程。對比骨折復位后模型及健側參照模型了解骨缺損情況，對需要植骨的患者，使用Mimics10.01軟件設計植骨塊，并測量植骨塊體積作為術中取骨量參考。見圖 1。
圖1
基于Pilon骨折患者（AO/OTA分型43.B2 型）CT數據進行虛擬術前規劃工作流程 ? 導入CT薄層數據至Mimics10.01 軟件中 ? 骨折塊經圖像分割后用不同顏色顯示 ? 三維數字化重建骨折模型 ? CT 自帶VR 重建效果 ? 去除距骨觀察關節面骨折移位情況 ? 虛擬手術復位骨折塊 ? 骨折虛擬手術復位后整體顯示 ? 虛擬植入內固定物 ? ?圖 2 Mimics10.01 軟件重建的Pilon 骨折數字化模型與CT 自帶三維VR 重建效果比較（從左至右依次為VR 重建、數字重建、虛擬復位） ? 43.B2 型 ? 43.B3 型 ? 43.C1 型 ? 43.C2 型 ? 43. C3 型
Figure1.
Work flow of virtual preoperative planning based on the CT-scan data for a AO/OTA type 43.B2 Pilon fracture ? The thin slice CT
data were imported to Mimics10.01 software ? The fracture fragments were segmentated in a mask and displayed with different colors ? Threedimensional (3D) digital fracture model was established ? Compared with the volume renderings ? The displaced articular fracture was observed after removal of talus ? Virtual reduction of the fracture fragments was performed ? Overview of fracture after virtual reduction ? Virtual operation of implant in the digital fracture model ? ?Fig.2 Comparison of displaced segmented fragment geometries reconstructed by the Mimics10.01 software and the volume renderings (From left to right for volume readering reconstruction, digital reconstruction, and virtual reduction) ? Type 43.B2 ? Type 43.B3 ? Type 43.C1 ? Type 43.C2 ? Type 43.C3
通過術前虛擬三維重建規劃，術者對Pilon骨折情況進行了詳細了解，利用虛擬重建和規劃結果，與患者及家屬進行術前交流和溝通；與助手交流手術方法、手術入路和步驟、內固定物的選擇、骨折復位的難點和關鍵點及估算植骨量，以確定最終手術方案。
1.5 手術方法
所有手術均由同一組醫師完成。采用蛛網膜下腔阻滯麻醉及持續硬膜外聯合麻醉，止血帶下操作。手術入路和體位根據患者術前影像學檢查和模擬手術選擇。本組選擇標準的脛骨遠端前內側入路8例，前外側入路5例，術中行跟骨骨牽引輔助關節面暴露及骨折復位。暴露后，參照術前規劃設計，以距骨關節面為關節面復位參照面，直視下復位關節面骨折塊后小克氏針臨時固定，根據復位后骨缺損嚴重程度，取自體髂骨植骨填充，采用合適解剖鋼板固定脛骨內側；如脛骨外側柱不穩定，選用L型鎖定鋼板進行重建。后Pilon骨折3例，選擇脛骨后外側入路，骨折復位后采用克氏針臨時固定，選擇鎖定T型鋼板進行固定。若合并腓骨骨折的后Pilon骨折，通過腓骨外側縱形切口采用1/3管型接骨板或重建鋼板固定腓骨，從腓骨長肌與長屈肌間隙進入完成后Pilon骨折的固定；如同時進行脛骨遠端內、外側柱和腓骨骨折固定，前內側入路與腓骨外側入路兩切口距離至少7 cm以上，以保護軟組織血運。本組患者11例（43.B3型3例，43.C2型2例，43.C3型6例）給予植骨，均取自體髂骨移植，其中10例采用松質骨填塞，1例為大塊髂骨移植+松質骨填塞，植骨量為3.5～8.0 mm3。
1.6 術后處理
引流根據術中具體情況而定，手術完成快、術中止血帶使用時間短、組織腫脹不嚴重者（本組14例）可不用引流；切口使用負壓引流管患者（本組2 例），術后切口引流量＜ 20 mL后拔除引流管。術后厚敷料加壓包扎或輔助小腿石膏托或踝托固定防止馬蹄足攣縮，抬高患肢，并脫水、消腫、預防感染治療；術后24 h開始足趾主動活動，48 h踝關節主動活動。抗生素使用24～48 h，術后腫脹明顯、出現張力性水皰、切口滲出較多、傷口愈合相對緩慢者，必要時適當延長抗生素使用；術后14～16 d傷口拆線。根據患者耐受情況、骨折嚴重程度及復查X線片情況決定術后部分負重行走時間，一般早期（術后2～5 d后）以主動屈伸踝關節和距下關節為主；術后8～12周開始逐步負重鍛煉。影像學檢查提示骨折骨性愈合后可完全負重行走。患者術后均行X線片、薄層CT掃描及MRP重建觀察關節面骨折塊復位情況和內固定螺釘的布局。
1.7 療效評價指標
術后1～3 d，1、3、6個月，1年及1年半隨訪攝踝關節正側位X線片。術后3 d在PACS影像工作站上，采用Burwell-Charnley影像學評價標準[11]判定骨折復位質量。末次隨訪時踝關節功能采用美國矯形足踝協會（AOFAS）踝與后足評分標準[12]進行評定。
2 結果
2.1 Pilon骨折數字化重建模型
對比CT自帶的VR重建效果，利用Mimics10.01軟件重建的Pilon骨折數字化解剖重建模型，各個骨折塊經分割后以不同顏色顯示，每個骨折塊都可單獨處理。術者可根據需要對骨折塊進行組合、立體顯示、多角度觀察，判斷骨折嚴重程度、骨折塊移位情況、明確骨折類型，并可精確測量骨折塊大小，以及對骨折塊進行移動翻轉虛擬復位。見圖 2。
2.2 術后隨訪及臨床療效
本組手術時間70～130 min，平均87.8 min；術中失血量30～150 mL，平均71.9 mL。術后切口均Ⅰ期愈合。16例均獲隨訪，隨訪時間8～18個月，平均11.6個月。術后3 d根據Burwell-Charnley影像學評價標準判定骨折復位質量，16例關節面均獲解剖復位，無內固定物進入關節腔內。X線片復查示骨折均于術后3～6個月愈合，平均3.7個月。隨訪期間無內固定物松動、斷裂等并發癥發生。末次隨訪時，踝關節功能按AOFAS踝與后足評分標準評定為71～100分，平均92.3分；獲優10例，良5例，可1例，優良率93.8%。末次隨訪時X線片示骨折復位無丟失。見圖 3。
圖3
患者，男，28 歲，高處墜落傷致右側Pilon 骨折（AO/OTA 分型43.C3 型）
? 術前正側位X 線片 ? 術前CT 及CT 三維重建示脛骨遠端、關節面嚴重粉碎 ? 術前Mimics10.01 軟件三維數字化重建虛擬手術復位后見關節面粉碎嚴重、關節面大塊骨缺損 ? 、? 根據骨缺損情況設計植骨塊，計算植骨量為7.38 mm3 ? 選擇右側脛骨遠端前外側鎖定鋼板固定，下方采用排釘技術植釘，內側塊使用小T 型鋼板固定 ? 術后3 d 正側位X 線片及CT 示骨折解剖復位，脛骨遠端關節穹窿缺損部位骨塊位置良好，關節面平整 ? 術后3 d 三維重建示關節穹窿與術前虛擬規劃重建情況高度吻合
Figure3. A 28-year-old male patient with right tibial Pilon fracture (AO/OTA type 43.C3) caused by falling from height? Preoperative anteroposterior and lateral radiographs ? Preoperative CT scan and CT 3D reconstruction, showing joint comminution, shortening, and displacement of the majority fragments ? Virtual reconstruction, showing a big defect at the joint surface ? , ? Virtual surgical reconstruction of bone grafting and the volume of grafted bone (7.38 mm3) ? A anterolateral distal tibial plate and T-shaped locking plate were used ? Anteroposterior and lateral radiographs and CT-scan at 3 days after operation, showing that an anatomic reduction was obtained, and big defect of the articular surface was reconstructed with autogenous iliac bone graft ? 3D volume renderings of the distal articular surface at 3 days after operation was highly comparable to the virtual reconstruction
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重建高度粉碎關節內骨折是骨科醫師的重大挑戰，類似于完成復雜的三維立體拼圖[4, 6]。骨折發生后，由于肢體肌肉的作用、骨折塊的移位和骨折塊間的相互嵌插、中間軟組織嵌頓等因素，術者難以在術中對這些骨折塊迅速重新定位和恢復相互解剖關系。因此，術前治療獲得手術部位詳細準確的信息是個性化、精確化、微創化治療的前提。X線片檢查是骨折診斷的重要組成部分，能為臨床醫師提供良好的二維成像，但由于脛骨遠端關節面大部分結構被骨質投影重疊，很難反映清晰的骨折移位細節和關節面狀況，臨床醫師難以準確判斷骨折分型和指導手術治療。CT三維重建技術目前已較普及，大大彌補了X線片的不足，對提高骨折復位和固定療效起到良好推動作用，但普通的三維CT圖像只能反映骨折表面情況，對于骨折內在細節則無法顯示或顯示不足 [4, 6, 13-15]。傳統修復術中，醫師是根據患者Pilon骨折的X線片和CT圖像進行術前模擬，但這種方案依賴于醫師臨床經驗和技能，而且這種虛擬手術無法被參與手術的每一位成員共享。
三維術前規劃的本質就是尋找最佳虛擬術式以引導臨床術式順利完成的過程。本研究應用Mimics軟件基于Pilon骨折患者的薄層CT重建圖像，可精確反映骨折內部結構變化，清楚顯示骨折塊之間的位置關系，通過健側脛骨遠端的三維模型鏡像，對各骨折塊模擬復位，復位后的三維模型與鋼板、螺釘三維實體模型擬合完成虛擬手術，為手術醫師提供術前反復演練的機會，這對手術醫師選擇合適的內固定材料、制定個性化手術方案、增強術中醫師的熟練程度具有積極意義，有利于提高手術質量和治療效果。
本研究初步探討了采用虛擬重建技術對Pilon骨折進行術前規劃的一般流程和關鍵問題，在優化手術方式、臨床手術教學等方面有較大應用價值。結果顯示，這種新的術前規劃方法與真實手術過程基本相符，提高了Pilon骨折的手術成功率及骨折愈合率，更能滿足Pilon骨折治療的精確化、個性化需求。虛擬重建技術可作為Pilon骨折術前規劃的常規項目。
注意事項：① 虛擬環境中對骨折塊的復位及固定均在骨表面操作而不受任何限制；但真實術中由于視野所限，以及骨折塊之間軟組織附著等因素而使復位、固定受限，術前模擬與術中實際情況的差異限制了虛擬手術在臨床中的進一步應用。當出現此情況時，我們建議術者術前需準備多套手術應急方案，對Pilon骨折進行個性化手術治療。② Pilon骨折重建固定方式一般按先腓骨后脛骨的原則[7-10, 15]，但重建順序并非固定，我們建議術者應先對較容易復位及固定的骨折給予固定，以獲得良好復位，再復位固定復雜骨折，以獲得最佳的固定效果和縮短手術時間，減少手術并發癥。③ 嚴重粉碎的干骺端骨折不需要完全解剖復位，只需維持干骺端、關節面的力線良好，骨折斷端采用橋接鋼板技術固定，最大限度保存骨折塊血運和軟組織瓣的活力。④ 術者應對Pilon骨折的手術干預掌握一定度，不能為了追求關節面的絕對平整及干骺端骨折的完全解剖復位，而毫無意義擴大對骨折塊間軟組織的剝離和顯露，增加對軟組織的損傷；也不能為了追求絕對牢固固定而過度增加內固定鋼板、螺釘的植入，增加止血帶的使用時間和次數以及延長手術時間，導致手術并發癥增高[4, 6, 13-14, 16-19]。
